CN110724815B - 一种球团矿镁基复合粘结剂及其制备、使用方法 - Google Patents

一种球团矿镁基复合粘结剂及其制备、使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种球团矿镁基复合粘结剂及其制备、使用方法,球团矿镁基复合粘结剂按照干基重量百分比计由以下组分构成:煅烧后菱镁矿尾矿97%~99%,羟丙基甲基纤维素0.5%~2.2%,速溶羧甲基纤维素钠0.5%~2.3%;本发明利用菱镁矿尾矿为含镁原料,经中温焙烧得到氧化镁和碳酸镁的复合体,加入未经脱水、烘干的羟丙基甲基纤维素溶液、速溶羧甲基纤维素钠溶液,经微波加热搅拌深度融合反应后得到球团矿镁基复合粘结剂,不仅实现了菱镁矿尾矿高效再资源化,简化缩短了镁基复合粘结剂整体生产流程,而且有利于提高球团的品质,降低钢铁联合企业的生产成本。

Description

一种球团矿镁基复合粘结剂及其制备、使用方法
技术领域
本发明涉及烧结球团制备技术领域,尤其涉及一种球团矿镁基复合粘结剂及其制备、使用方法。
背景技术
球团矿是高炉炼铁的主要原料之一,球团矿生产中通常需要加入粘结剂,加入粘结剂的主要作用是降低球团矿生产中溶剂的添加量,从而保证球团矿焙烧过程,并有效抑制球团矿品位的下降。目前,我国球团矿使用的粘结剂仍以膨润土为主,优质膨润土的添加量在1.5%~2.0%。由于膨润土杂质含量高、且加入量大,使得球团矿性能及铁品位难以提高。因此开发、研制新型高效、功能性粘结剂取代膨润土或降低膨润土的用量是当前冶金辅料行业攻关、研发的重要热点之一。
目前,绝大多数钢铁企业高炉生产所需的MgO全部由烧结矿提供,烧结矿产量、质量指标因MgO添加而受到严重影响。球团矿生产中添加MgO可以形成镁橄榄石(2MgO·SiO2)和偏硅酸镁(MgO·SiO2)等高熔点相,其熔化温度分别为1892℃和1557℃,对提高球团矿的软融性能有显著效果。将烧结矿中部分MgO转加到球团矿中,不仅能改善球团矿的冶金性能,还能缓解烧结生产所面临的压力,使烧结矿和球团矿质量同时提高,获得双赢的效果。因此开发一种粘结性强的粘结剂,即可以减少非铁物料的带入,又可以将MgO成分引入到球团矿中。
专利号为CN201610803941.8、CN201510061526.5、CN108796216A、CN201710576672.0等中国专利公开的技术方案中,球团是以轻烧氧化镁、水镁石、菱镁矿为含镁原料,以水溶性高分子有机物为粘结剂,按照一定比例采用机械混合方式复合而成的,高分子有机物与含镁原料之间只是简单的物理吸附作用,没有形成化学反应吸附的复合作用,其粘结作用相对较弱。
专利号为CN201410030925.0、CN201410481824.5等的中国专利公开的技术方案中,仍然使用膨润土作为粘结剂,引入到球团矿中会牺牲一定铁品位,没有真正摆脱球团矿对膨润土的依赖。因此,开发高效低价的镁基球团粘结剂是其能在钢铁企业应用推广的关键。
发明内容
本发明提供了一种球团矿镁基复合粘结剂,利用菱镁矿尾矿为含镁原料,经中温焙烧得到氧化镁和碳酸镁的复合体,加入未经脱水、烘干的羟丙基甲基纤维素溶液、速溶羧甲基纤维素钠溶液,经微波加热搅拌深度融合反应后得到球团矿镁基复合粘结剂,不仅实现了菱镁矿尾矿高效再资源化,简化缩短了镁基复合粘结剂整体生产流程,而且有利于提高球团的品质,降低钢铁联合企业的生产成本。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案实现:
一种球团矿镁基复合粘结剂,按照干基重量百分比计由以下组分构成:煅烧后菱镁矿尾矿97%~99%,羟丙基甲基纤维素0.5%~2.2%,速溶羧甲基纤维素钠0.5%~2.3%。
一种球团矿镁基复合粘结剂的制备方法,包括以下步骤:
1)菱镁矿尾矿经中温焙烧得到氧化镁和碳酸镁的复合体,将该复合体破碎研磨成粉末,称量后放入反应器皿中;
2)将羟丙基甲基纤维素经醚化反应后得到的羟丙基甲基纤维素溶液按干基配比直接加入到装有氧化镁和碳酸镁复合体的反应器皿中;
3)将速溶羧甲基纤维素钠溶液按照干基配比,加入到装有氧化镁和碳酸镁复合体的反应器皿中;
4)将反应器皿置于微波发生器内,辐射加热堆浸反应10~20min;加热后的温度为100~110℃,将烘干产物研磨、过筛,得到一种球团矿镁基复合粘结剂,其粒度组成为小于0.044mm的颗粒占95%以上。
所述菱镁矿尾矿煅烧后,按重量百分比计,MgO/MgCO3≥1.0。
所述羟丙基甲基纤维素的指标为:羟丙基甲基纤维素2%水溶液的粘度>40000pa.s。
所述速溶羧甲基纤维素钠的指标为:速溶羧甲基纤维素钠2%水溶液的粘度>10000pa.s。
步骤1)中,所述中温焙烧的温度为650~700℃,焙烧时间为10~30min。
步骤1)中,所述复合体的粒度组成为小于0.074mm的颗粒占95%以上。
一种球团矿镁基复合粘结剂的使用方法,铁矿粉造球时配加,配加比例为W1=W2/W3×X,其中:W1为球团矿镁基复合粘结剂的加入量占铁精矿粉的质量百分比,W2为球团矿中氧化镁含量的目标值,W3为氧化镁和碳酸镁复合体中氧化镁的含量,X为球团矿镁基复合粘结剂中氧化镁和碳酸镁复合体的质量百分数。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1)利用菱镁矿尾矿为含镁原料,实现了菱镁矿尾矿的高效再资源化利用,减少其对环境的危害;
2)与机械混合方式相比,本发明采用微波辐射加热堆浸反应得到球团矿镁基复合粘结剂,高分子有机物与氧化镁和碳酸镁复合体的混合结合效果更好,高分子有机物的使用量少;
3)与采用膨润土为粘结剂的方法相比,本发明减少了带入球团矿的SiO2和Al2O3含量,能够有效降低高炉炼铁渣量,最终降低钢铁企业生产成本;
4)有利于改善球团冶金性能,实现了将烧结矿中部分MgO转加到球团矿中,缓解了烧结生产所面临的压力,使烧结矿和球团矿质量共同提高,获得双赢的效果。
具体实施方式
本发明所述一种球团矿镁基复合粘结剂,按照干基重量百分比计由以下组分构成:煅烧后菱镁矿尾矿97%~99%,羟丙基甲基纤维素0.5%~2.2%,速溶羧甲基纤维素钠0.5%~2.3%。
一种球团矿镁基复合粘结剂的制备方法,包括以下步骤:
1)菱镁矿尾矿经中温焙烧得到氧化镁和碳酸镁的复合体,将该复合体破碎研磨成粉末,称量后放入反应器皿中;
2)将羟丙基甲基纤维素经醚化反应后得到的羟丙基甲基纤维素溶液按干基配比直接加入到装有氧化镁和碳酸镁复合体的反应器皿中;
3)将速溶羧甲基纤维素钠溶液按照干基配比,加入到装有氧化镁和碳酸镁复合体的反应器皿中;
4)将反应器皿置于微波发生器内,辐射加热堆浸反应10~20min;加热后的温度为100~110℃,将烘干产物研磨、过筛,得到一种球团矿镁基复合粘结剂,其粒度组成为小于0.044mm的颗粒占95%以上。
所述菱镁矿尾矿煅烧后,按重量百分比计,MgO/MgCO3≥1.0。
所述羟丙基甲基纤维素的指标为:羟丙基甲基纤维素2%水溶液的粘度>40000pa.s。
所述速溶羧甲基纤维素钠的指标为:速溶羧甲基纤维素钠2%水溶液的粘度>10000pa.s。
步骤1)中,所述中温焙烧的温度为650~700℃,焙烧时间为10~30min。
步骤1)中,所述复合体的粒度组成为小于0.074mm的颗粒占95%以上。
一种球团矿镁基复合粘结剂的使用方法,铁矿粉造球时配加,配加比例为W1=W2/W3×X,其中:W1为球团矿镁基复合粘结剂的加入量占铁精矿粉的质量百分比,W2为球团矿中氧化镁含量的目标值,W3为氧化镁和碳酸镁复合体中氧化镁的含量,X为球团矿镁基复合粘结剂中氧化镁和碳酸镁复合体的质量百分数。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例】
本实施例中,球团矿镁基复合粘结剂各组分的配比表如表1所示。煅烧后菱镁矿尾矿的化学成分如表2所示。
表1各组分配比表(干基重量百分比%)
编号 菱镁矿尾矿 羟丙基甲基纤维素 速溶羧甲基纤维素钠
实施例1 98.8 0.6 0.6
实施例2 97.1 0.5 2.3
实施例3 97.5 2.2 0.5
表2煅烧后菱镁矿尾矿的化学成分(重量百分比%)
MgO SiO<sub>2</sub> CaO Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Ig
57.69 4.45 2.05 0.97 0.72 24.39
本实施例中,球团矿镁基复合粘结剂制备过程如下:
(1)将菱镁矿尾矿经680℃中温焙烧20min,得到氧化镁和碳酸镁的复合体,将氧化镁和碳酸镁的复合体破碎研磨成粉末,其粒度组成为小于0.074mm的颗粒占96.8%,把称量好氧化镁和碳酸镁复合体放入反应器皿中;
(2)采用高聚合度的纤维素、氢氧化钠碱液、液态氯甲烷原料制备羟丙基甲基纤维素(常规技术),将羟丙基甲基纤维素经醚化反应后得到的羟丙基甲基纤维素溶液(常规技术)不经脱水、烘干等工序,按照干基配比,直接加入到装有氧化镁和碳酸镁复合体的反应器皿中;
(3)以精制棉为原料,经碱化反应和醚化反应得到速溶羧甲基纤维素钠溶液(常规技术),按照干基配比,加入到装有氧化镁和碳酸镁复合体反应器皿中;
(4)将反应器皿置于微波发生器内,辐射加热堆浸反应15min;加热后的温度为100℃,将烘干后的产物研磨,过200目筛,得到球团矿镁基复合粘结剂,成品粒度组成为小于0.044mm的颗粒占95%以上。
将所制得的球团矿镁基复合粘结剂成品加入到铁精矿粉中,球团中配加球团矿镁基复合粘结剂的配比见表3,所制备生球的性能指标见表4。
表3 镁基复合粘结剂配加量(重量百分比%)
Figure BDA0002222731340000051
表4:生球指标对照表
Figure BDA0002222731340000052
以上各组生球经焙烧后制得成品球团矿;焙烧技术参数见表5:
表5:焙烧技术参数
工艺过程 鼓风干燥I 抽风干燥II 预热I 预热II 焙烧
温度/℃ 200 200-300 450-600 900-1000 1260-1300
时间/min 3 3 4 8 20
各组成品球团矿的化学成分及冶金指标对照见表6、表7。
表6:成品球的化学成分对照表(重量百分比%)
编号 TFe FeO SiO<sub>2</sub> CaO MgO Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
实施例1 64.04 0.19 5.98 0.21 1.04 <0.1
实施例2 63.50 0.19 5.78 0.22 1.54 <0.1
实施例3 62.89 0.18 5.96 0.23 2.04 <0.1
表7:成品球的冶金指标对照表
Figure BDA0002222731340000053
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种球团矿镁基复合粘结剂的制备方法,其特征在于,所述球团矿镁基复合粘结剂按照干基重量百分比计由以下组分构成:煅烧后菱镁矿尾矿97%~99%,羟丙基甲基纤维素0.5%~2.2%,速溶羧甲基纤维素钠0.5%~2.3%;所述菱镁矿尾矿煅烧后,按重量百分比计,MgO/MgCO3≥1.0;
所述球团矿镁基复合粘结剂的制备方法,包括以下步骤:
1)菱镁矿尾矿经中温焙烧得到氧化镁和碳酸镁的复合体,将该复合体破碎研磨成粉末,称量后放入反应器皿中;
2)将羟丙基甲基纤维素经醚化反应后得到的羟丙基甲基纤维素溶液按干基配比直接加入到装有氧化镁和碳酸镁复合体的反应器皿中;
3)将速溶羧甲基纤维素钠溶液按照干基配比,加入到装有氧化镁和碳酸镁复合体的反应器皿中;
4)将反应器皿置于微波发生器内,辐射加热堆浸反应10~20min;加热后的温度为100~110℃,将烘干产物研磨、过筛,得到一种球团矿镁基复合粘结剂,其粒度组成为小于0.044mm的颗粒占95%以上。
2.如权利要求1所述一种球团矿镁基复合粘结剂的制备方法,其特征在于,所述羟丙基甲基纤维素的指标为:羟丙基甲基纤维素2%水溶液的粘度>40000pa.s。
3.如权利要求1所述一种球团矿镁基复合粘结剂的制备方法,其特征在于,所述速溶羧甲基纤维素钠的指标为:速溶羧甲基纤维素钠2%水溶液的粘度>10000pa.s。
4.如权利要求1所述一种球团矿镁基复合粘结剂的制备方法,其特征在于,步骤1)中,所述中温焙烧的温度为650~700℃,焙烧时间为10~30min。
5.如权利要求1所述一种球团矿镁基复合粘结剂的制备方法,其特征在于,步骤1)中,所述复合体的粒度组成为小于0.074mm的颗粒占95%以上。
6.如权利要求1所述一种球团矿镁基复合粘结剂的制备方法,其特征在于,所述球团矿镁基复合粘结剂使用时,在铁矿粉造球时配加,配加比例为W1=W2/W3×X,其中:W1为球团矿镁基复合粘结剂的加入量占铁精矿粉的质量百分比,W2为球团矿中氧化镁含量的目标值,W3为氧化镁和碳酸镁复合体中氧化镁的含量,X为球团矿镁基复合粘结剂中氧化镁和碳酸镁复合体的质量百分数。
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